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요약

제시된 촉각 반자동 수동 손가락 각도 자극기 TSPAS는, 이동 속도, 거리 및 접촉 지속 시간을 제어하면서 피사체의 수동 손가락 패드에 제기 각도 자극을 적용하는 컴퓨터 제어 촉각 자극 시스템을 사용하여 촉각 공간 시력과 촉각 각도 차별을 평가하는 새로운 방법입니다.

초록

수동 촉각 지각은 피부에서 나오는 자극 정보를 수동적이고 정적으로 인식하는 능력입니다. 예를 들어, 공간 정보를 감지하는 능력은 손에 피부에서 가장 강하다. 이 능력은 촉각 공간 시력이라고 하며 촉각 임계값 또는 차별 임계값으로 측정됩니다. 현재, 2 점 임계값은 촉각 공간 시력의 척도로 광범위하게 사용된다, 많은 연구는 중요한 적자가 2 점 차별에 존재한다는 것을 지적하지만. 따라서, 종착식 반자동 수동손가락 각도 자극기(TSPAS)가 개발되었으며, 촉각 각도 차별 임계값을 촉각 공간 시력에 대한 새로운 척도로 사용한다. TSPAS는 피사체의 수동 손가락 패드에 제기 각도 자극을 적용하면서 이동 속도, 거리 및 접촉 지속 시간을 제어하는 간단하고 쉽게 작동할 수 있는 시스템입니다. TSPAS의 구성 요소는 촉각 각도 차별 임계값을 계산하는 절차뿐만 아니라 자세히 설명되어 있습니다.

서문

터치 지각은 햅틱 지각과 촉각 지각을 포함하여 somatosensory 시스템에 의해 처리되는 감각의 근본적인 형태입니다. 수동 촉각 지각은 활성 탐색과는 달리 오브젝트가 이동되어 정적 피부1,2와접촉한다는 것을 의미합니다. 다른 의미에서와 마찬가지로, 촉각 지각의 공간 해상도는 촉각 공간 시력이라고도 하며, 일반적으로 촉각 임계값, 검출 임계값 또는 차별 임계값2,3으로표현된다. 지난 100년 동안, 2점 임계값은 일반적으로 촉각 공간 시력4의척도로 사용되었습니다. 그러나, 많은 연구는 2점 차별(TPD)이 비공간 적 단서를 배제할 수 없기 때문에 촉각 공간 능력의 유효하지 않은 지수임을 나타내었다(예를 들어, 두 점이 너무 가까우면 신경 활동이 증가되는 것을 용이하게 불러 일으키는 단일 수용 필드를 찾아내고 응답3,4,5,5. TPD의 단점으로 인해 촉각 격자 방향(GO)3,6,2점 방향 차별5,글자 인식, 갭 감지7,점 패턴,Landolt C 링8,각도 차별(AD)9,10과 같은 여러 가지 새롭고 유망한 방법이 개발되었다. 현재 GO 의 작동상의 장점뿐만 아니라 공간 구조 및 사용 자극의 복잡성으로 인해 GO는 촉각 공간 시력11,12,13을측정하는 데 점점 더 많이 사용되고 있다.

촉각 GO는 근본적인 공간 메커니즘에 의존하는 것으로 생각되지만, 촉각 공간 시력의 신뢰할 수 있는 척도를 산출함으로써 GO 성능이 비공간단서(예를 들어, 방향 자극의 차이를 식별하는 단서를 제공할 수 있는 집중적 징후)에 의해 부분적으로 영향을 받는지 여전히 논쟁의 여지가 있다. 또한 GO는 간단한 공간 방향(즉, 수평 및 수직) 작업으로만 구성되며 주로 감각 처리를 수반하며, 이는 1차 소마토 감각 피질에서 촉각 1차 처리와 후부 정수리 피질(PPC)과 supramarginal gyrus(SMG)15, 15,supramarginal gyrus(SMG) 15, 15, supramarginal gyrus(SMG) 15, 15, 151, supramarginal gyrus(SMG) 15, 161, supramarginal gyrus(SMG) 15, 15, 151, supramarginal gyrus(SMG)15, 15, 161,supramarginal gyrus(SMG)15, 15,15. 이러한 단점을 보완하기 위해 촉각 적 AD는 촉각 공간 시력9,10을측정하기 위해 개발되었다. AD에서는 한 쌍의 각도가 손가락 끝을 가로질러 수동적으로 미끄러지립니다. 각도의 크기가 다르며 피사체는 각도가 더 큰 각도를 결정해야 합니다. 이 작업을 일관되게 수행하려면 촉각 각도의 공간 기능을 작업 메모리에 표시하고 저장한 다음 비교하고 분별해야 합니다. 따라서 촉각 AD는 기본 처리뿐만 아니라 작업 메모리 및 주의와 같은 촉각 지각의 고급 인식을 포함합니다.

다양한 선 방향 지각 테스트에서와 마찬가지로, 촉각 AD에서 피사체는 하나의 기준각과 하나의 비교 각도로 연속적으로 제시되며, 더 큰각도(18,19,20,21)를나타내도록 요청된다. 각도를 구성하는 선은 길이가 같으며 가상의 양섹터를 따라 대칭적으로 분포되어 있습니다. 선의 공간 치수를 대칭으로 변경하면 모든 유형의 제기 평면 각도를 만들 수 있습니다. 따라서 이 방법의 중요한 장점은 차별화되는 각도가 비슷한 공간 구조를 가지고 있다는 것입니다. 또한, AD에서 얻은 공간 표현은 GO에서 얻은 것보다 순차적입니다. 그러나 AD 임계값은 촉각 공간 통찰력이개체(22)간의 공간 적 차별을 허용하기에 충분하다는 증거를 제공합니다. 더욱이, 각도의 촉감적 공간 지각은 지점에서 선으로 경험하고 마지막으로 비공간 단서가 작은 역할을 할 수 있는 2차원 평면 각도를 형성할 수 있다.

AD 임계값은 증가하는 나이로 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 촉각 AD 작업에서 높은 인지 부하가 필요할 수 있습니다. 따라서, 인지 장애 진단9,10에서모니터링메커니즘을제공할 수 있다. AD 성능은 연령별 감소의 영향을 받지만, 지속적인 교육이나 유사한 촉각 태스크트레이닝(23)을통해 젊은 층에서 크게 개선될 수 있다. 더욱이, fMRI 연구는 지연된 일치-샘플 촉각 각도 작업후후방 정수리피질(17,24)과같은 작업 메모리를 담당하는 특정 피질영역을활성화한 것으로 나타났다. 이 사실 인정은 촉각 각 차별이 고급 인식과 관련있는 촉각 공간 통찰력을 위한 유망한 측정이다는 것을 건의합니다. 여기서, 촉각 AD 장비 및 그 사용은 자세히 설명된다. 다른 촉각 연구원은 AD 장비를 재현하고 그들의 연구에 사용할 수 있습니다.

촉각 AD 장비 또는 촉각 반자동 수동 손가락 각도 자극기(TSPAS)는 전자 슬라이드를 사용하여 한 쌍의 앵글 자극을 전달하여 피부를 가로질러 수동적으로 미끄러지게합니다(그림 1). 피사체의 팔은 탁상에 편안하게 놓여 있습니다. 오른손은 테이블의 핸드 플레이트에 앉아 있으며 검지 손가락 패드는 플레이트개개 아래에 약간 있습니다. 컴퓨터 소프트웨어는 슬라이드를 제어하고 고정 된 속도로 이동하고 앞뒤로 이동할 수 있습니다. 슬라이드가 앞으로 이동하면 앵글 자극이 손가락 끝에서 시작하여 고정 된 속도로 피부를 가로 질러 수동적으로 미끄러진다. 슬라이드가 시작 위치로 뒤로 이동하고 다른 각도 자극으로 변경되면 피사체는 검지 손가락을 들어 올리고 순서가 개구부에서 가볍게 배치할 때까지 기다려야 합니다. 따라서, 장비는 제어 된 속도, 안정적인 접촉 지속 시간 및 일정한 상호 자극 간격으로 촉각 각도 자극을 제시한다. 피사체는 시퀀스 번호를 구두로 보고하고, 실험자는 이를 응답으로 등록하고 다음 시험을 진행한다.

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그림 1: TSPAS 개요입니다.
장비는 4 개의 부분으로 구성됩니다 : 1) 촉각 각도 자극 (즉, 기준 각 및 10 비교 각도); 2) 피사체의 손을 제자리에 고정시키고 집게 손가락만 자극과 접촉하는 손 플레이트; 3) 촉각 자극을 운반하는 전자 슬라이더; 및 4) 전자 슬라이드의 속도와 이동 거리를 제어하는 개인용 컴퓨터(PC) 제어 시스템. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

프로토콜

오카야마대학의 지역 의료윤리위원회 정책에 따라 과목으로부터 서면 동의를 얻었다. 검사 절차는 오카야마 대학의 지역 의료 윤리위원회에서 검토 및 동의를 얻었다.

1. 장비의 상세한 구성 및 기능

  1. 촉각 각도 자극
    1. TSPAS는 2차원(2D) 제기 각도를 사용하여 피부를 수동적으로 밀어내고각도(그림 2)의촉감적인 공간 표현을 형성합니다. 촉각 각도는 투명한 아크릴 시트로 만들어진 플라스틱 라인과 사각형 베이스로 구성됩니다. 각도를 구성하는 선은 같고 대칭적이기 때문에 선의 공간 치수를 대칭적으로 변경하여 모든 유형의 제기 평면 각도를 만들 수 있습니다.
    2. 밀링 머신을 사용하여 아크릴 시트를 2개의 동일한 라인(길이 8.0mm, 너비 1.5mm, 높이 1.0mm)으로 폴리라인으로 자르고, 가상의 양섹터와 사각형 베이스(길이 40.0mm, 너비 3.0mm)를 따라 대칭적으로 분포되어 있습니다.
    3. 폴리라인을 정사각형 베이스의 중앙에 접착시켜 2D 상승 촉각 각도 자극을 만듭니다.
    4. 2° 단위로 50°에서 70°에 이르는 각도 크기의 조각을 만듭니다. 이 각도의 엔드 포인트거리(d, 그림 2참조)는 6.8mm, 7.0mm, 7.3mm, 7.5mm, 7.8mm, 8.0mm(60° 각도), 8.2mm, 8.5mm, 8.7mm, 8.9mm, 9.2mm이다. 각도 차별에 대한 엔드포인트 거리의 영향을 최소각도로 줄이려면 60° 각도를 기준각으로 사용하고 다른 각도를 비교 각도로 사용합니다.
    5. 동일한 기준 각 20개와 동일한 비교 각도 10쌍을 포함하여 20쌍의 차별적인 각도를 구성하여 측정된 정확도는 0.2°±. 각 쌍을 테스트할 때 참조 각도가 처음 50%를 표시되었는지 확인합니다. 실험은 촉각 각도 자극으로 쉽고 편리하게 업데이트 할 수 있습니다.

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그림 2: 촉각 각도 자극의 예입니다.
(A)실험에 사용되는 10개의 비교 각도의 기준 각(60°) 및 2(50°및 70°)의 예. 특히, 기준 각의 상세한 매개 변수가 그려졌다. d는 끝점 거리를 나타내고, R은 로컬 정점에서 곡률의 반지름을 나타내며, r은 끝점에서 곡률의 반경을 나타냅니다. (B)3D로 보이는 상승 각도의 예. 제기 된 선의 높이는 3D 뷰에서 1.0mm입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

  1. 핸드 플레이트
    1. 피사체의 손을 안정시키기 위해 전자 슬라이드(도 3)에수직으로 핸드 플레이트를 제작하십시오. 먼저, 밀링 머신을 사용하여 5.0mm 두께의 아크릴 시트를 14.0cm x 22.0cm 직사각형 플레이트로 자른 다음 직사각형 플레이트를 베이스(너비 14.0cm, 길이 14.0cm, 8.5 높이)에 테이프와 접착제로 고정합니다. 그 후, 밀링 기계를 사용하여, 플레이트의 왼쪽 상단 모서리에 직사각형 개구부 (폭 2.5cm 및 5.0cm 길이)를 잘라. 이렇게 하면 검지 손가락만 각도 자극에 접촉할 수 있습니다. 실험 전에 피사체의 오른손 손목을 나일론 테이프로 고정한 다음 피사체에게 오른쪽 검지 손가락을 접시 개구부에 가볍게 놓도록 지시합니다.

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도 3: 피사체의 손 위치와 촉각 각도 자극 이동 방향.
피사체의 오른손은 나일론 테이프로 고정되었고, 피사체는 오른쪽 검지 손가락을 접시의 개구부에 배치하도록 지시받았습니다. 각도 자극은 장치에 고정되었고 전자 슬라이드에 의해 수평으로 이동하여 수동적으로 손가락 패드를 가로 질러 미끄러졌습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

  1. 전동 선형 슬라이드
    1. 최대 동작 거리가 51.0cm인 전자 슬라이드는 5.0cm 높이, 너비 5.4cm, 길이 71.0cm의 쉬운 선형 모션 모터를 사용하여 직선 방향으로 이동됩니다(재료표참조), 이는 선형 모션 시스템입니다. 전용 데이터 편집 소프트웨어를 사용하여 모터를 개인용 컴퓨터에 연결하고 다양한 데이터를 설정하고 편집합니다(자료 표참조). 이러한 설정이 참조점에 대해 지정된 속도를 사용하여 전자 슬라이드를 지정된 거리를 이동할 수 있는지 확인합니다. 이는 각도 자극을 임의 위치에서 지정된 위치로 직접 이동할 때 필요합니다.
  2. 컴퓨터 제어 시스템
    1. TSPAS는 반자동 컴퓨터 제어 시스템입니다. 슬라이드의 이동을 제어하는 데 사용되는 데이터 편집 소프트웨어는 전동 액추에이터의 작동에 필요한 데이터를 편집하기 위한 PC 기반 소프트웨어입니다. 실험에서 슬라이드의 속도를 20mm/s로 설정하고 각 시험의 이동 거리를 80mm로 설정합니다. 단추를 클릭할 때마다 슬라이드는 이전에 설정된 대로 이동합니다.

2. 실험 실행

  1. 실험 전에, 먼저 모션 유형을'INC'로설정, 모션 거리'80mm'로,모션 속도'20mm/s'로모션 기능 '싱글', 그리고 축'ID = 0'데이터편집 소프트웨어에서 (매개 변수를 설정하는 방법에 대한 지침에 대한 재료의 표에서 작동 매뉴얼 참조) 전자 슬라이드가 80mm의 거리에서 모두 이동할 수 있도록 하고, 20 mm의 속도로 앞뒤로 속도.
  2. 손가락부상과 굳이가 없는 피사체를 모집합니다. 18세에서 35세까지의 연령대 내에서 남성과 여성의 동일한 수의 피험을 모집하십시오. 여성과 남성 과목, 노인과 젊은 과목25,26사이의 촉각 공간 시력에 차이가 있습니다.
  3. 피사체를 눈가리개를 하고 장치와 함께 테이블에 앉습니다(그림1). 나일론 테이프로 피사체의 오른손을 고정하고 그 후 피사체에게 오른손 의 개구부(그림3)의개구부에서 오른쪽 검지 손가락을 가볍게 배치하도록 지시한다.
  4. 슬라이드에 참조 각도및 비교 각도를 포함한 각도 쌍을 고정합니다. 버튼을 클릭하면 각도 쌍이 총 80mm의 거리로 미끄러지립니다. 그들은 수동적으로 20mm / s의 속도로 검지 손가락 패드를 가로 질러 이동합니다. 기준각과 비교각 사이에 는 31.8 ± 0.8mm의 거리가 있기 때문에, 이들의 상호 자극 시간 간격은 약 1.6s이다.
  5. 피사체가 각도의 크기를 인식한 후 두 각도 중 어느 각도가 더 큰지 구두로 보고합니다. 피사체가 더 큰 각도를 식별할 수 없는 경우 각도가 동일함을 나타낼 수 있습니다. 제목의 답변을 응답 데이터로 등록합니다. 그 후, 다음 각도 쌍은 지속적으로 교체, 제시, 같은 방식으로 인식됩니다.
  6. 공식 실험에는 총 10쌍의 각도가 있습니다. 참조 각도가 처음 50 %를 통과하는 의사 무작위 순서로 각 쌍 10x를 제시합니다. 따라서, 실험은 100개의 시험을 포함한다. 검지 손가락에 불편 한 감각을 피하기 위해, 20 시험의 각 시리즈 후 피사체는 3 분 휴식을 취합니다. 실험 전에 각 과목은 실험 절차에 익숙하기 위해 다른 각도로 10 번의 시험을 연습합니다. 실험은 ~ 40분 동안 지속되어야 합니다.

결과

이 연구에서는 3AFC(3대안 강제 선택) 기술과 물류 곡선을 사용하여 촉각 AD 임계값을 추정하였다. 참가자들은 인식된 두 각도 중 더 큰 각도를 구두로 보고하도록 지시받았거나 차이를 감지하지 못하면 동일하게 나타낼 수 있습니다. 임계값27,28,29를 측정하기 위해 심리 물리학 실험에 일반적으로 적용된 물류 곡선의 방정식은 다음과 입...

토론

촉각 공간 시력, 촉각 AD에 대한 새로운 측정이 제시됩니다. 이 시스템에서는 한 쌍의 각도가 피사체의 고정 된 검지 손가락 패드를 가로 질러 수동적으로 미끄러지립니다. AD는 GO와 TPD의 장점을 결합하여 집중적인 단서의 영향과 단일 점의 신경 피크 임펄스 속도를 줄입니다. 본 연구는 기준각과 비교각4사이의 각도 차이가 변화함에 따라 지각 차별에 점진적인 변화가 있음을 보?...

공개

저자는 이해 상충, 재정적 또는 기타 상충이 없다고 선언합니다.

감사의 말

이 작품은 일본과학진흥회가 지원받아 JP17J40084, JP18K15339, JP18H05009, JP18H01411, JP18K18835, JP17K18855를 지원했다. 또한 실험실에서 제기된 각도를 만드는 데 도움을 준 기술자(타무라 요시히코)에게도 감사드립니다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Acrylic sheet (3 mm)MonotaRO Co.,Ltd.33159874Good Material
Acrylic sheet (1 mm)MonotaRO Co.,Ltd.45547101Good Material
EZ limo (easy linear motion motor)ORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in JapanEZS3Good Motorized Linear Slides
Data Editing SoftwareORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in JapanEZED2easy to use
Operating Manual (Orientalmotor)ORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in JapanHL-17151-2Good Guidebook

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